SWITCHとROUTER

SWITCHとROUTERについて質問です。SWITCHとはスイッチングハブとは違い、特定の人だけに情報を送りたいときに使われますよね？（これは情報が全員にもれる可能性があるからスイッチを使うのでしょうか？）
一方ルータは経路機器ということ書いてありました、つまり、私たちが郵便をAさんに届ける場合、例えばバイク便より、飛行機便（そんなのありませんが、たとえです！）にしたほうが効率的に届くということと同じと理解したのですが、間違っていますか？
この二つの機器は基本的にいっぺんに使われるのでしょうか？特定の人に届けたいプラス、その経由も効率的に行いたいという具合いに...。
うまく説明できませんが、この二つがどのような時に使われるのかなども含め、初心者なので分かりやすく教えてください。

No.1 回答者： ann_dv 回答日時： 2008/04/15 13:17

>SWITCHとはスイッチングハブとは違い、特定の人だけに情報を送りたいときに使われますよね？

一般的なL2スイッチとスイッチングハブで、MACアドレスによるフィルタリング機能に大きな違いはありません。
L2スイッチではVLAN、スパニングツリー、ミラーリング等、一般的なスイッチングハブには無い機能があります。
(一部の高価なスイッチングハブでは、これらの機能を備えた製品もあるようですが。)

ルータはネットワークの道先案内人と言った所でしょうか。
インターネット上で通信を行う為には必要不可欠なデバイスです。
ルータ無しでは、同一ネットワーク内でしか通信できません。

これらのデバイスの役割を初心者に分かりやすく解説しているサイトをご紹介します。

参考URL：http://www5e.biglobe.ne.jp/~aji/3min/index.html

この回答へのお礼

ありがとうございます。このサイトはとてもわかりやすいですね！！

お礼日時：2008/04/15 14:36

No.2 回答者： superside0 回答日時： 2008/04/15 13:22

スイッチとスイッチングハブは同義です。

対比させるなら、レピータハブ（俗にいうばかハブ）と、スイッチングハブでしょう。

ばかハブは、A,B,C,DというPCが接続されているとき、AB間で通信している間は、ハブを占有するのでC,D間で通信したくても待たされます。
しかし、スイッチングハブは、AB間で通信していても、それに関係のないCD間は通信できます。
実際は、時分割された通信なので、待たされているというより、通信が遅いと人間には体感されますが。

ルータは経路の判定です。
世界中の住所に対する最短距離をあなたが把握していなくても、ポストに投函すれば、あとは郵便屋さんが最短の経路面倒みてくれるのと同じです。
（隣の町内に郵便を出すのに、県の中央局に一旦集めるのは時間とコスト無駄ですし、ブラジルに郵便を送るのなら、その集配した郵便局が自分で飛行機を飛ばすのではなく、国で一箇所にまとめて送ったほうが効率がよいです）

この回答への補足

ありがとうございます。ルータを接続しないと他とのネットワークはできないと聞きましたが、つまり、もしルータを接続していないと、日本から海外にいる友人にメールを送るときにメールが送信できないということで大丈夫でしょうか？

補足日時：2008/04/15 14:38

No.3 回答者： Tacosan 回答日時： 2008/04/15 14:09

詳しくは OSI の 7階層モデルなり Ethernet の階層モデルなりを見てもらうといいんだけど, リピータ, スイッチ, ルータは「どの階層でデータを中継するか」が異なります. リピータは物理層で, スイッチはデータリンク層で, そしてルータはネットワーク層で中継します.

とりあえず Internet に限定すると,
・ルータ: IP アドレスを見て転送する.
・スイッチ: MAC アドレスを見て転送する.
・リピータ: 何も見ないで全てを転送する (受け取った方は, 無関係なものは破棄する).
という違いになります. 実際の配達で考えると, 送りたい荷物には「住所」と「緯度・経度」が書いてあって
・ルータ: 住所を見て配達する.
・スイッチ: 緯度・経度を見て配達する.
・リピータ: 何も考えずとにかくばらまく.
という感じかな.

この回答への補足

ありがとうございます、とてもわかりやすいです。
でも補足させてください。
MACアドレスというのはコンピューター間でのアドレスということですか？IPアドレスはネットワークのアドレス？

スイッチはMACアドレスしか判断できないのでIPアドレスはルーターに任せるということですね？？スイッチを使わずに、ただのハブだけで使うことはあるのでしょうか？たとえば、会社だと情報漏洩に繋がるのでスイッチを使うということですよね？

質問ばかりですいません。お時間がある範囲内で結構です

補足日時：2008/04/15 14:30

No.4 回答者： Tacosan 回答日時： 2008/04/15 19:44

#3 に対する質問は棚上げして, ちょっとスイッチのところで気になったのでコメント.

スイッチを「特定の人だけに情報を送るために使う」と書かれてますけど, これは本来の「スイッチ」からはちょっと外れます... まあ, Ethernet の歴史になっちゃうんだけど....
まず, もともとの Ethernet は「1本のケーブルを複数の人 (機器) が共有する」というスタンスです. このときに「通信できるかどうか」を判定するシステムとして CSMA/CD というものが採用されました. そして, 「(信号を増幅して) ケーブルを延長するための機器」として「リピータ」が生まれます. 「リピータハブ」そのものはこのさらなる延長線上にあるもので, 「3本以上のケーブルが接続されていて, どこかからか来た信号を (増幅して) そのまま他の全てのケーブルに送る」という機能を持ちます.
ところが, CSMA/CD という規格上「ケーブルの長さ」には限界があります. また, 「全く無駄に信号を送る」という問題もあります. そこで, 「スイッチ」というものができます. これは, 「パケットの MAC アドレスを見て, 『その MAC アドレスを持つ機器が接続されているケーブル』にのに (信号を増幅して) パケットを送る」というものです. これで「不要な信号は送らなくてすむ」上に「ケーブルの長さ」の限界を打破することができます. つまり, 本来のスイッチは「特定の『ケーブル』だけに情報を送る」ものです.
もちろんこれとは別に「ルータ」があって, こいつは (例えば)「Ethernet で構築されたネットワーク」と「Ethernet ではない規格で構築されたネットワーク」をつなぐ (Ethernet 同士でもいいけど) ために使われています.
以上が歴史 (10BASE5 とか 10BASE2 とかの時代) で, そのうち 10BASE-T などが使われるようになります. 10BASE-T は非常に単純にいうと「1本のケーブルには (その両端の) 2台しか機器を繋ぐことができない」という規格です (100BASE-TX とか 1000BASE-T も同様). 2台なら 1本のケーブルの両端につなぐだけですが, 3台以上になると「複数のケーブルをつなぐ」システムが必要になって, そこで「リピータハブ」とか「スイッチングハブ」がでてきます. どちらも機能そのものは従来の (5 とか 2 とかと) 同じですがその先に 1台しか接続できないので, スイッチングハブでは＊結果的に＊「特定の人だけに情報を送る」という機能が実現されたことになります.
つまり, 本来のスイッチングハブの目的は「必要なケーブル (につながっている機器) にのみデータを送る」ことであり, 「特定の人だけに情報を送る」というのは「そのケーブルの先に 1台しかつながっていない」という 10BASE-T (など) の事情も加わっています.

この回答への補足

ちょっとややこしいですが、回答者さんが書かれたものを読むと、スイッチというのは、MACアドレスのない機器には通信しないという風にとらえてしまいますが、それでよろしいでしょうか？
後、スイッチというのは必要なケーブルにのみデータを送ると書かれていましたが、実際スイッチだけでおくれるのでしょうか？ルータが経由を確認して送るのではないのでしょうか？もしちがうなら、実際はスイッチが送っているけど、その経由のみがルータの役割？？でしょうか？
すいません、よくうまく言えません。

また、初歩的なことだと思いますがETHERNETというのはケーブルの種類のこととは少し違うのでしょうか？

お願いします。

補足日時：2008/04/15 20:37

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2008/04/15 20:01

でもって #3 への質問の方です.

MAC アドレスや IP アドレスは, いずれも「通信機器 (例えば LAN カード) に与えられるアドレス」です. 違うのは「MAC アドレスは原則として全世界で一意 (つまり複数の機器が同じ MAC アドレスを持つことはない)」のに対し「IP アドレスは複数の機器で共有することがありうる」という点です.
一応注意しておくと, MAC アドレスや IP アドレスは「通信機器に与えられる」ものであって「PC に与えられる」ものではありません. 例えば 1台の PC に複数の LAN カードがあればそれらには異なる MAC アドレスが付いていますし, 通信できている PC であれば複数の IP アドレスがあるのが普通です (1つは通信している LAN カードの IP アドレス, もう 1つは仮想的なループバックである 127.0.0.1).
そして, 基本的に「最終的には MAC アドレスがわからないと通信できないが, 同じネットワークに属している機器の MAC アドレスしかわからない」ということになっています. IP アドレスだけでは通信できないんですね.
ということで, 「違うネットワークに属しているために MAC アドレスがわからないんだけど, それでもデータを送りたい」ということになると「IP アドレスを使った転送制御」が必要であり, ここがルータの出番です. 逆に, 「同じネットワークに属している」場合には MAC アドレスがわかっているのでルータを使わなくてもスイッチ (や場合によってはリピータ) で十分だったりします.
「スイッチを情報漏洩対策のために使う」のは本末転倒っぽいんだけどこれは #4 で指摘したので省略.
でリピータですが... まあ, 今どき「ハブ」として使うことはほとんどないと思います. ただし, 本来の「リピータ」である「信号増幅器」としては今でも使われています. 海底を走る光ケーブルでも, 数十km くらいごとに「光リピータ」というのが設置されていて, これで弱くなった光信号を増幅しています.

No.6 回答者： Tacosan 回答日時： 2008/04/16 19:02

自分もそれほど詳しくないのでおおざっぱに書きます:

まず, もともとの Ethernet では「全てのパケットが届くんだけど『宛先 MAC アドレス』が自分の MAC アドレスと違うパケットは黙って捨てる」という動作です. つまり, 「MAC アドレスを持たない機器」はデータを受け取れません. ということで, 「MAC アドレスを持たない機器」はネットワークにつながっていない (と考えることができる: スイッチやリピータは「データを右から左に流す」だけなので, ネットワーク的には存在しないものとみなせます) のです.
でルータとスイッチの関係ですが, 「複数のネットワークの間でデータをやりとりする」のがルータ, 「1つのネットワークの中でデータをやりとりする」のがスイッチです. ん～, 実際にデータを送る場面を書いてみましょうか.
PC-A から他のホスト PC-B にデータを送る場合を考えましょう. もちろん PC-B の IP アドレスは与えられているものとします. このとき, PC-A は「当該 IP アドレスを持つホストにデータを送るためには, どの MAC アドレスへパケットを送ればよいか」を自分の持っているリストから探します. そして, 「宛先 IP アドレス」と「宛先 MAC アドレス」を付けてパケットをネットワークに流します. すると, 当該 MAC アドレスを持つ機器がこのパケットを受け取ります. ここまでは「1つのネットワークの中の話」で, 実はルータは全然関係ありません. 「MAC アドレスを見て配送する」という作業をしているだけで, スイッチは動くのはこのレベルです.
さて, この宛先 IP アドレスが自分と同じネットワークの中にあればいいんですが, ないときには「宛先 MAC アドレス」は「自分の属するネットワークと他のネットワークの間をつなぐルータ (多くの場合はデフォルトルータ) の MAC アドレス」になっています. で, ルータがこのパケットを受け取ると IP アドレスを見て「自分宛てじゃないので他のネットワークに送ろう」とします (そして実際に送るときには「宛先 MAC アドレス」をさらに修正しています). これが「IP アドレスによる経路選択」で, ここはルータが処理しています.
まとめてしまうと
・「1つのネットワークの中でデータを送る」ときには MAC アドレスで「どこに送るか」を指定する. このレベルではスイッチが (MAC アドレスを見て) データを送っており, ルータは無関係.
・「あるネットワークから他のネットワークへデータを送る」ときには IP アドレスで「どこに送るか」を指定する. このレベルではルータが (IP アドレスを見て) データを送っており, スイッチは無関係.
郵便のアナロジーではちょっと説明しにくいんだけど, 「国内郵便」というネットワークと「国際郵便」というネットワークがあって,
・国内ですむときには「国内郵便」ネットワークで送る. ここでは「国内郵便用の郵便局」(=スイッチ) が「国内の住所」 (= MAC アドレス) を使って配達する.
・国際郵便だと, 直接は送れないので, まず日本にある「国際郵便用の郵便局」 (= ルータ) に送る (ここに送るために「国内郵便」というネットワークを使っている, つまりスイッチが送っていることに注意). すると, この国際郵便用の郵便局は「国名」 (= IP アドレス) を見て, 相手国にある国際郵便用の郵便局に送る (ここでは「国際郵便」というネットワークで送るために「それ用のスイッチ」を使います). そして, 受け取った「国際郵便用の郵便局」は「自国宛て」であることを確認すると, 自国の「国内郵便」ネットワークで配達します.
.... 自分でも「もうちょっとうまい説明しろよ」と突込みたい....
あ, 「Ethernet」については wikipedia などでも説明があるので適宜調べてください.

この回答への補足

とても詳しく説明していただきありがとうございます。つまり、本などを読むとルータは経路選択としか書かれていないので、スイッチがネットワークを通したあとに、ルータが経路選択（一番最短で効率的に届けてくれる）ととらえていました。
でも回答さんのものを読むと、他のネットワークと接続するとルータが必要と捉えてますが、それでは同じネットワークではスイッチのみでOKなのでしょうか？
たとえば、ルータを使わなければインターネット見れないし、メールを見れないということでしょうか？あまり同じネットワークとほかのネットワークと聞いてもあまりピンとこないです・・。すいません、本当に何もわからなくて、

お願いします。

補足日時：2008/04/17 12:50

No.7 ベストアンサー 回答者： Tacosan 回答日時： 2008/04/17 18:40

「同じネットワークかどうか」の判定は IP アドレスとネットマスクから求まる「ネットワークアドレス」で行います. ネットワークアドレスが同じなら「同じネットワーク」, 違っていれば「別のネットワーク」です.

で, なんですが... 「1つのネットワーク (当然ですが全ての機器が同じネットワークアドレスを持っている) で閉じている限りルータはなくても通信できる」というのは簡単に実験できます. 単に「外部から完全に切り離された 1つのネットワーク」を作るだけです. この場合, スイッチ (スイッチングハブ) だけで機器間の通信ができることがわかります.
「ルータがないと Internet が見えないしメールも見えない」というのも, 「ルータがないと外のネットワークと通信ができない」というだけのことです.